CA1299853C - Procede de traitement d'une solution aqueuse de resine acrylamide pour en permettre une gelification lente meme a temperature elevee - Google Patents
Procede de traitement d'une solution aqueuse de resine acrylamide pour en permettre une gelification lente meme a temperature eleveeInfo
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- CA1299853C CA1299853C CA000549870A CA549870A CA1299853C CA 1299853 C CA1299853 C CA 1299853C CA 000549870 A CA000549870 A CA 000549870A CA 549870 A CA549870 A CA 549870A CA 1299853 C CA1299853 C CA 1299853C
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Abstract
PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE SOLUTION AQUEUSE DE RESINE ACRYLAMIDE POUR EN PERMETTRE UNE GELIFICATION LENTE MEME A TEMPERATURE ELEVEE Invention de: Marie-Christine LEBLANC Josiane DURRIEU Jean-Pierre BINON Gérard PROVIN Jean-Jacques FERY TOTAL COMPAGNIE FRANCAISE DES PETROLES Procédé de traitement d'une solution aqueuse de résine acrylamide caractérisé en ce qu'à une solution aqueuse de résine acrylamide monomère, on ajoute lentement et sous agitation, de préférence sous forme de pré-émulsion, un émulsifiant, de préférence non ionique ou anionique, une solution d'initiateur comprenant un péroxyde organique, de préférence un dipéroxyde et éventuellement une solution d'un retardateur constitué de préférence d'un dérivéphénolique ou d'un dérivé minéral alcalin.
Description
12998~3 La présen-te invention concerne la gélification par polymérisation à des températures supérieures aux températures ambiantes normales, de résines acrylamides, notamment, dans l'industrie pétrolière, pour la consolidation des so.ls, par exemple pour le colmatage permanent de zones à pertes ou de réservoirs producteurs de fluides indésirables, que ces pertes proviennent de la perméabilité du sol, de fissures ou de fractures, pour l'injection dans le sol de produits assurant l'étanchéité de réservoirs naturels souterrains et pour la consolidation de sables pouvant en particulier résister à des pressions de 350 bars.
On a utilisé jusqu'ici pour la gélification de résines acrylamides, des systèmes catalytiques à base de peroxydes minéraux qui présentent l'inconvénient de ne pas permettre des temps de gélification supérieurs à une heure pour des températures de plus de 60C.
Les recherches qui ont conduit à la présente invention ont été effectuées en vue de trouver un système catalytique permettant d'obtenir des temps de gélification d'une résine acrylamide supérieurs à une heure même à des températures élevées, dépassant 60C.
On a, de manière surprenante, trouvé que ce résultat pouvait être obtenu en traitant selon une procédure particulière la résine acrylamide à l'aide d'un initiateur de polymérisation ainsi que d'un émulsifiant et éventuellement d'un retardateur qui peuvent avantageusement être choisis pour être bien adaptés au résultat recherché.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de traitement d'une solution aqueuse de résine acrylamide pour - la-en permettre une gelification lente même à temperatureélevée, caractérisé en ce qu'à une solution aqueuse de résine acrylamide monomère, on ajoute lentement et sous agitation au moins un émulsifiant et un initiateur comprenant un peroxyde organique.
On peut éventuellement ajouter aussi un retardateur.
L'émulsifiant, l'initiateur et l'éventuel retardateur sont de préférence ajoutés sous la fQrme d'une pré-émulsion. La pré-émulsion est avantageusement homogénéisée avant d'être émulsionnée dans une solution de monomère.
~ lZ99853 L'émulsifiant est de préférence non ionique et constitué avantageusement par un ester de sorbitan polyoxyéthyléné ou anionique et constitué avantageusement par une amide grasse sulfatée.
Le retardateur est de préférence un dérivé phénolique tel qu'un para-tertiobutylcatéchol ou une hydroquinone un dérivé minéral alcalin tel qu'un phosphate disodique, un ferricyanure de potassium ou un carbonate alcalin.
Le péroxyde organique est de préférence un dipéroxyde tel qu'un 2,2 bis (ter, butyl, peroxy) butane ou un ter, butyl, per-2-éthylhexanoate.
La résine acrylamide utilisée est de préférence une résine N-méthylol acrylamide ou une résine méthylol méthacrylamide.
La solution aqueuse de résine acrylamide monomère est, de préférence, préalablement soumise à un traitement de densification et/ou de viscosification..
On va donner, à titre non limitatif, des exemples de mise en oeuvre du procédé
selon la présente invention.
Exemple 1 On a traité une solution aqueuse commerciale de résine acrylamide ramenée à
15 % de matière active pour cette application.
Une pré-émulsion du système catalytique a été préparée en mélangeant successivement sous agitation: I'émulsifiant, le retardateur et l'initiateur. Pour traiter 1 000 g de solution de résine acrylamide à 15 % de matière active, on a utilisé: comme émulsifiant, 2 g d'ester de sorbitan polyoxyéthyléné (HLB - 16,7), comme retardateur, 2 g d'une solution de paratertiobutyl à 10 % dans un phtalateet comme initiateur 2 g de solution de 2,2 bis ~ter, butyl peroxy) butane à 50 %dans un hydrocarbure aliphatique.
Cette pré~émulsion a été introduite dans la solution de resine à 15 % de matièreactive sous agitation lente (la température a varié de 20C à 50C et le temps d'agitation de 1 heure à 24 heures). Puis, on a prélevé du mélange ainsi formé et on l'a porté dans un réacteur en verre hermétiquernent clos, non agité, placé dans un bain d'huile lui-même maintenu à une température statique réglée avec précision. Un thermocouple plongeant dans le réacteur et relié à un enre~istreura permis de mesurer avec précision les variations de température de mélange au cours de l'essai.
' `` 1299~353 La gélification d'une résine se traduit par une brusque variation de températurevisualisée sur l'enregistreur. On détermine le temps de gélification d'une résine à
une température donnée en observant le temps qui s'écoule entre le moment où
une solution de cette résine est portée et maintenue à cette température dans unbain-marie et le début cle la réaction exothermique de gélification.
Dans les essais effectués sur la solution de résine acrylamide préparée comme indiqué ci-dessus, on a observé, à une température statique de 65C, un début deprise au bout de 480 minutes et une fin de prise au bout de 580 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souplc, résistant et peu collant et, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 100 minutes et une fin de prise au bout de 150 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et collant.
On a effectué divers essais en présence de contaminants.
Ainsi, en présence de fer et fer oxydé, on a observé, à une température statiquede 90C, un début de prise au bout de 68 minutes et une fin de prise au bout de 108 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et collant. Avec introduction d'air par agitation, on a observé, à une température statique de 65C, un début de prise au bout de 235 minutes et une fin de prise au bout de 295 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant et, à unetempérature statique de 90C, un début de prise au bout de 40 minutes et une finde prise au bout de 80 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. En présence de pétrole brut, dans une proportion de I % par rapportà la solution de résine, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 100 minutes et une fin de prise au bout de 180 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et peu collant; à la même température statique, avec une proportion de 4 % de pétrole brut, le gel obtenu a un aspect similaire, mais le début de prise a été observé au bout de 300 minuteset à la fin de prise au bout de 370 minutes.
En utilisant pour l'eau de la solution, 20 % d'eau de mer, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 180 minutes et une fin de prise au bout de 200 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. En utilisant 60 % d'eau de mer, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 170 minutes et une fin de prise au bout de 200 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et peu collant.
lZ99853 En ajoutant à la solution, 0,03 % en poids d'acide chlorhydrique à 15 %, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 35 minutes et une fin de prise au bout de 60 minutes, le gel obtenu étant d'aspect cassant, peu résistant et non collant et, à une température statique de 60C, undébut de prise au bout de 6 heures et une fin de prise au bout de 7 heures et demie, le gel obtenu étant d'aspect cassant, peu résistant et non collant.
On a fait des essais en ajoutant à la solution divers sels minéraux. Avec 5,86 g de chlorure de magnésium par litre de solution, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 200 minutes et une fin de prise au bout de 300 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Avec 6,84 g/l de chlorure de calcium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 280 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. Avec 7,22 g/l de chlorure de sodium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise à 140 minutes et une fin de prise à 190 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. Avec 1,16 g/l de chlorure de magnésium, 1,2 g/l de chlorure de calcium et 4,51 g/l de chlorure de sodium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 190 minutes et une fin de prise au bout de 250 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Avec 50 mg/l de carbonate de calcium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 65 minutes et une fin de prise au bout de 75 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Exemple ?
On a traité une solution aqueuse d'acrylamide à 15 % comme dans l'exemple 1 et selon la même procédure en faisant varier respectivement les quantités de l'un des constituants du système catalytique: émulsifiant, retardateur et initiateur,ces constituants étant les mêmes que dans l'exemple I et les quantités des deux constituants autres que celui dont on fait varier la quantité étant celles de l'exemple 1. Pour 1 000 g de solution de résine, on a constaté qu'avec respectivement 1,6 - 1,8 - 2 g d'émulsifiant, on obtenait les mêmes temps de prise, soit 9 h 40 à une température statique de 60C et 2 h 30 à une température statique de 90C. Avec des concentrations de retardateur pour 1 000 g de solution de résine respectivement de 1,6 -1,8 - 2 - 2,2 - 2,4 - 3 et 3,5 g, on a obtenu des temps de prise de 9 h 30 - 9 h 30 - 9 h 40 -11 h 40 -12 h 30 et 24 h à une température statique de 60C et 2 h 30 - 2 h 30 - 2 h 30 -~299853
On a utilisé jusqu'ici pour la gélification de résines acrylamides, des systèmes catalytiques à base de peroxydes minéraux qui présentent l'inconvénient de ne pas permettre des temps de gélification supérieurs à une heure pour des températures de plus de 60C.
Les recherches qui ont conduit à la présente invention ont été effectuées en vue de trouver un système catalytique permettant d'obtenir des temps de gélification d'une résine acrylamide supérieurs à une heure même à des températures élevées, dépassant 60C.
On a, de manière surprenante, trouvé que ce résultat pouvait être obtenu en traitant selon une procédure particulière la résine acrylamide à l'aide d'un initiateur de polymérisation ainsi que d'un émulsifiant et éventuellement d'un retardateur qui peuvent avantageusement être choisis pour être bien adaptés au résultat recherché.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de traitement d'une solution aqueuse de résine acrylamide pour - la-en permettre une gelification lente même à temperatureélevée, caractérisé en ce qu'à une solution aqueuse de résine acrylamide monomère, on ajoute lentement et sous agitation au moins un émulsifiant et un initiateur comprenant un peroxyde organique.
On peut éventuellement ajouter aussi un retardateur.
L'émulsifiant, l'initiateur et l'éventuel retardateur sont de préférence ajoutés sous la fQrme d'une pré-émulsion. La pré-émulsion est avantageusement homogénéisée avant d'être émulsionnée dans une solution de monomère.
~ lZ99853 L'émulsifiant est de préférence non ionique et constitué avantageusement par un ester de sorbitan polyoxyéthyléné ou anionique et constitué avantageusement par une amide grasse sulfatée.
Le retardateur est de préférence un dérivé phénolique tel qu'un para-tertiobutylcatéchol ou une hydroquinone un dérivé minéral alcalin tel qu'un phosphate disodique, un ferricyanure de potassium ou un carbonate alcalin.
Le péroxyde organique est de préférence un dipéroxyde tel qu'un 2,2 bis (ter, butyl, peroxy) butane ou un ter, butyl, per-2-éthylhexanoate.
La résine acrylamide utilisée est de préférence une résine N-méthylol acrylamide ou une résine méthylol méthacrylamide.
La solution aqueuse de résine acrylamide monomère est, de préférence, préalablement soumise à un traitement de densification et/ou de viscosification..
On va donner, à titre non limitatif, des exemples de mise en oeuvre du procédé
selon la présente invention.
Exemple 1 On a traité une solution aqueuse commerciale de résine acrylamide ramenée à
15 % de matière active pour cette application.
Une pré-émulsion du système catalytique a été préparée en mélangeant successivement sous agitation: I'émulsifiant, le retardateur et l'initiateur. Pour traiter 1 000 g de solution de résine acrylamide à 15 % de matière active, on a utilisé: comme émulsifiant, 2 g d'ester de sorbitan polyoxyéthyléné (HLB - 16,7), comme retardateur, 2 g d'une solution de paratertiobutyl à 10 % dans un phtalateet comme initiateur 2 g de solution de 2,2 bis ~ter, butyl peroxy) butane à 50 %dans un hydrocarbure aliphatique.
Cette pré~émulsion a été introduite dans la solution de resine à 15 % de matièreactive sous agitation lente (la température a varié de 20C à 50C et le temps d'agitation de 1 heure à 24 heures). Puis, on a prélevé du mélange ainsi formé et on l'a porté dans un réacteur en verre hermétiquernent clos, non agité, placé dans un bain d'huile lui-même maintenu à une température statique réglée avec précision. Un thermocouple plongeant dans le réacteur et relié à un enre~istreura permis de mesurer avec précision les variations de température de mélange au cours de l'essai.
' `` 1299~353 La gélification d'une résine se traduit par une brusque variation de températurevisualisée sur l'enregistreur. On détermine le temps de gélification d'une résine à
une température donnée en observant le temps qui s'écoule entre le moment où
une solution de cette résine est portée et maintenue à cette température dans unbain-marie et le début cle la réaction exothermique de gélification.
Dans les essais effectués sur la solution de résine acrylamide préparée comme indiqué ci-dessus, on a observé, à une température statique de 65C, un début deprise au bout de 480 minutes et une fin de prise au bout de 580 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souplc, résistant et peu collant et, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 100 minutes et une fin de prise au bout de 150 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et collant.
On a effectué divers essais en présence de contaminants.
Ainsi, en présence de fer et fer oxydé, on a observé, à une température statiquede 90C, un début de prise au bout de 68 minutes et une fin de prise au bout de 108 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et collant. Avec introduction d'air par agitation, on a observé, à une température statique de 65C, un début de prise au bout de 235 minutes et une fin de prise au bout de 295 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant et, à unetempérature statique de 90C, un début de prise au bout de 40 minutes et une finde prise au bout de 80 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. En présence de pétrole brut, dans une proportion de I % par rapportà la solution de résine, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 100 minutes et une fin de prise au bout de 180 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et peu collant; à la même température statique, avec une proportion de 4 % de pétrole brut, le gel obtenu a un aspect similaire, mais le début de prise a été observé au bout de 300 minuteset à la fin de prise au bout de 370 minutes.
En utilisant pour l'eau de la solution, 20 % d'eau de mer, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 180 minutes et une fin de prise au bout de 200 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. En utilisant 60 % d'eau de mer, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 170 minutes et une fin de prise au bout de 200 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et peu collant.
lZ99853 En ajoutant à la solution, 0,03 % en poids d'acide chlorhydrique à 15 %, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 35 minutes et une fin de prise au bout de 60 minutes, le gel obtenu étant d'aspect cassant, peu résistant et non collant et, à une température statique de 60C, undébut de prise au bout de 6 heures et une fin de prise au bout de 7 heures et demie, le gel obtenu étant d'aspect cassant, peu résistant et non collant.
On a fait des essais en ajoutant à la solution divers sels minéraux. Avec 5,86 g de chlorure de magnésium par litre de solution, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 200 minutes et une fin de prise au bout de 300 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Avec 6,84 g/l de chlorure de calcium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 280 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. Avec 7,22 g/l de chlorure de sodium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise à 140 minutes et une fin de prise à 190 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant. Avec 1,16 g/l de chlorure de magnésium, 1,2 g/l de chlorure de calcium et 4,51 g/l de chlorure de sodium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 190 minutes et une fin de prise au bout de 250 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Avec 50 mg/l de carbonate de calcium, on a observé, à une température statique de 90C, un début de prise au bout de 65 minutes et une fin de prise au bout de 75 minutes, le gel obtenu étant d'aspect souple, résistant et non collant.
Exemple ?
On a traité une solution aqueuse d'acrylamide à 15 % comme dans l'exemple 1 et selon la même procédure en faisant varier respectivement les quantités de l'un des constituants du système catalytique: émulsifiant, retardateur et initiateur,ces constituants étant les mêmes que dans l'exemple I et les quantités des deux constituants autres que celui dont on fait varier la quantité étant celles de l'exemple 1. Pour 1 000 g de solution de résine, on a constaté qu'avec respectivement 1,6 - 1,8 - 2 g d'émulsifiant, on obtenait les mêmes temps de prise, soit 9 h 40 à une température statique de 60C et 2 h 30 à une température statique de 90C. Avec des concentrations de retardateur pour 1 000 g de solution de résine respectivement de 1,6 -1,8 - 2 - 2,2 - 2,4 - 3 et 3,5 g, on a obtenu des temps de prise de 9 h 30 - 9 h 30 - 9 h 40 -11 h 40 -12 h 30 et 24 h à une température statique de 60C et 2 h 30 - 2 h 30 - 2 h 30 -~299853
2 h 40 - 2 h 40 - 3 h et 4 h 30 à une température statique de 90C. Avec des concentrations d'initiateur de 1 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3 g pour 1 000 g de solution de résine on a obtenu des temps de prise respectivement de 16 h 10 - 13 h 30 -9 h 40 - 13 h 50 et 13 h 50 à une témpérature statique de 60C de 2 h 50 - 2 h40 -2h 30 -1 h 30 et 1 h 30 à une température statique de 90C.
Le procédé qui vient d'etre décrit est particulièrement intéressant dans l'industrie pétrolière, par exemple pour les applications de consolidation des sols mentionnées au début de cette description. Mais il peut etre utilisé aussi dans bien d'autres domaines d'application, comme par exemple, dans l'industrie du bois, pour préparer un agent fongicide et anti-termites, dans la récupération d'énergie solaire pour réduire les déperditions de chaleur, dans les travaux publics pour effectuer des étanchéités.
Le procédé qui vient d'etre décrit est particulièrement intéressant dans l'industrie pétrolière, par exemple pour les applications de consolidation des sols mentionnées au début de cette description. Mais il peut etre utilisé aussi dans bien d'autres domaines d'application, comme par exemple, dans l'industrie du bois, pour préparer un agent fongicide et anti-termites, dans la récupération d'énergie solaire pour réduire les déperditions de chaleur, dans les travaux publics pour effectuer des étanchéités.
Claims (10)
- REVENDICATIONS
- Procédé de traitement d'une solution aqueuse de résine acrylamide pour en permettre une gélification lente même à température élevée, caractérisé en ce qu'à une solution aqueuse de résine acrylamide monomère, on ajoute lentement et sous agitation au moins un émulsifiant, et une solution d'initiateur comprenant un péroxyde organique. - 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit émulsifiant et ladite solution d'initiateur sont ajoutés sous forme d'une pré-émulsion.
- 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pré-émulsion est homogénéisée avant d'être ajoutée à la solution de monomère.
- 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsifiant est non ionique et constitué par un ester de sorbitan polyoxyéthyléné.
- 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsifiant est anionique et constitué par une amide grasse sulfatée.
- 6 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pré-émulsion comprend aussi un retardateur pris dans la classe constituée par un un para-tertiobutyl catéchol et de l'hydroquinone.
- 7 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pré-émulsion comprend aussi un retardateur pris dans la classe consituée par un phosphate disodique, un ferricyanure de potassium et un carbonate alcalin.
- 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le péroxyde organique est un dipéroxyde pris dans la classe constituée par un 2,2 bis (ter, butyl, peroxy) butane et un ter, butyl, per-2-éthylhexanate.
- 9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine acrylamide est prise dans la classe constituée d'une résine N-méthylol acrylamide et d'une résine méthylol méthacrylamide.
- 10 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse de résine acrylamide monomère est préalablement soumise à
l'un au moins des traitements constitués par une densification et une viscosification.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR8614640A FR2605637B1 (fr) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | Procede de traitement d'un solution aqueuse de resine acrylamide pour en permettre une gelification lente meme a temperature elevee |
| FR8614640 | 1986-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1299853C true CA1299853C (fr) | 1992-05-05 |
Family
ID=9340057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000549870A Expired - Lifetime CA1299853C (fr) | 1986-10-22 | 1987-10-21 | Procede de traitement d'une solution aqueuse de resine acrylamide pour en permettre une gelification lente meme a temperature elevee |
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| US4172066A (en) * | 1974-06-21 | 1979-10-23 | The Dow Chemical Company | Cross-linked, water-swellable polymer microgels |
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